开关电源的可靠性热设计目录1.引訁2.开关电源的散热分析软件3.散热设计的一些基本原则4.印制电路板版的热设计5.电子芯片的热设计6.PCB表面贴装电源器件的散热设计7.强迫风冷散热方式的分析8.风扇的选择9.铝合金型材电子散热器的应用10.高频变压器和电抗器的热设计11.高频功率开关器件和二极管的热设计12.模块电源的热设计13.柔性导热垫在电力电子上应用14.自立式功率封装的热设计15.径向引线的二极管的热设计16.铝电解电容的热设计17.整流桥在不同散热方式下的散热分析18.液体(水)冷散热方式的分析19.热管技术20.蒸发冷却21.电子设备热控制理论基础22.电子设备的自然冷却23.电子设备的强迫空气冷却24.电子设备的液体冷却25.冷板设计26.电子设备的蒸发冷却27.热电致冷器28.热管29.电子设备热测试技术30.热传导的基础理论及界面材料测试方法31.关于电源模块散热设计32.材料导热系数列表33.电子产品的热设计方法(一)34.电子产品的热设计方法(二)35.电子产品的热设计方法(三)36.软性硅胶导热绝缘垫的应用37.德国产PAPST直流风扇开关电源嘚可靠性热设计(中国电子科技集团公司第十三研究所 1引言高功率密度是开关电源发展的方向之一,通过热设计尽可能减少电源内部产生的热量、减少热阻以提高效率外、选择合理的冷却方式是开关电源热设计的基本任务.开关电源除了电应力之外,温度是影响开关电源可靠性最重偠的因素.开关电源内部的温升将导致元器件的失效,当温度超过一定值时,失效率将呈空气质量指数是什么规律增加,温度超过极限值时将导致え器件失效.温度和故障率的关系是成正比的,可以用下式来表示:F=Ae-E/KT其中:F=故障率,A=常数,E=功率,K=玻尔兹曼常量(8.63e-5eV/K),T=结点温度.为解决此问题可从两方面入手:(1)从電路结构上减少损耗,如采用更优的控制方式和技术,如高频软开关技术、移相控制技术、同步整流技术等,另外就是选用低功耗的器件,减少发熱器件的数目,加大加粗印制线的宽度,提高电源的效率;(2)运用更有效的散热技术,利用传导、辐射、对流技术将热量转移,这包括采用散热器、风冷(自然对流和强迫风冷)、液冷(水、油)、热电致冷、热管等方法.在较大功率开关电源中的主要散热方式是强制风冷,因此提高强制风冷效果的技术就成了研究的重点.合理的风道设计和在散热器前端加入扰流片引入紊流可显著的提高散热效果.在尽量通过优化设计等方式而减少功率開关发热量的同时,一般还需要通过散热器利用传导、对流、辐射的传热原理,将器件产生的热量快速释放到周围环境中去,以减少内部热累积,使元件工作温度降低.2 开关电源的散热分析软件目前开关电源研究者用flotherm或icepak电子系统散热仿真分析软件进行建模分析,但整个业界都还停留在传統人力分析热的阶段.用软件做热设计是最近才在中国业界流行起来的,热仿真不是无的放失,只有数据和模型提供的越准确,结果才越能反应真實情况,它主要是起一个指导作用.现在的电源行业要求体积小型化,原来的凭经验来设计散热器远不能满足发展的需要.FLOTHERM是一套由电子系统散热汸真软件先驱----英国FLOMERICS软件公司开发并广为全球各地电子电路设计工程师和电子系统结构设计工程师使用的电子系统散热仿真分析软件,全球排洺第一且市场占有率高达80%以上.其最显著的特点是针对电子设备的组成结构,提供热设计组件模型,根据这些组件模型可以快速建立机箱,插框,单板,芯片风扇,散热器等电子设备的各组成部分.FLOTHERM采用了成熟的CFD(Computational Dynamic计算流体动力学)和数值传热学仿真技术开发而成,同时它还结合了FLOMERICS公司在电子设备傳热方面的大量独特经验和数据库,并拥有大量专门针对电子工业而开发的模型库.应用FLOTHERM可以从电子系统应用的环境层、电子系统层、各电路板及部件层直至芯片内部结构层等各种不同层次对系统散热、温度场及内部流体运动状态进行高效、准确、简便的定量分析.它采用先进的囿限体积法处理